寻找可居住的系外行星不仅仅是它们与恒星的距离是否适合液态水。 例如,这颗行星是像地球一样由岩石构成的吗?, 和? 它有板块构造和磁场吗? 有气氛吗?
还有另一个重要问题:世界是否受到围绕同一恒星轨道上的任何其他系外行星的不利影响? 为了更好地理解这一点,天文学家正在研究这颗气态巨行星的巨大引力在我们自己星球的轨道上。
该技术已在一篇被接受的新论文中概述天文杂志并上传至arXiv。
尽管太阳系中的行星相距相当远,但它们仍然足够近,足以影响彼此的轨道,只是一点点。
对于地球来说,这意味着与木星的相互作用(主要)可以拉长其轨道的椭圆形状,并影响其轴向倾斜,从而产生称为冰期和间冰期的气候循环米兰科维奇循环。
总的来说,尽管发生了冰河时代的灭绝事件,但这并没有阻止生命的繁荣。 但如果木星的影响更强,地球轨道变得更加拉长和偏心呢? 这对地球的宜居性意味着什么?
“如果地球的轨道和地球的轨道一样多变在我们的太阳系中,地球不适合居住。 生命不会在这里,”南昆士兰大学的天文学家 Jonti Horner 向 ScienceAlert 解释道。
“这偏心率水星轨道的轨道角可以高达0.45。 如果地球的偏心率达到那么高,那么当地球距离太阳最近时,地球将比金星更接近太阳,而当地球在最远点时,地球将与火星一样远。”
目前尚不清楚木星是否会产生如此巨大的变化,因此霍纳和一个国际同事团队开始了一个项目来找出答案。 他们制作了太阳系的模拟,并移动木星来看看会发生什么。
结果非常令人惊讶。 研究小组发现他们的模拟有效,这意味着他们可以对系统进行模拟,以确定行星如何引力相互作用,以及行星如何实际绕恒星运行,并将其与我们对太阳系对米兰科维奇周期影响的理解进行映射。
但它们也表明事情崩溃的速度有多快。
“我们立即发现的一件事是,实际上很容易使我们的太阳系变得不稳定,”霍纳告诉 ScienceAlert。
“在我们大约四分之三的模拟中,当我们移动木星时,我们将其置于太阳系在一千万年内分崩离析的地方。行星开始相互碰撞并被逐出太阳系。”
虽然这听起来有点令人担忧,但这些结果实际上与系外行星研究无关,因为任何停留时间足够长以被我们检测到的系外行星系统极有可能是稳定的。
事实上,在我们寻找外星世界的过程中,实际上有一些好消息——在团队完成的模拟的剩余四分之一中,地球实际上非常正常并且适合居住。
研究人员表示,这与稀土假说这表明地球上生命诞生的条件是如此独特,以至于它们永远不会在宇宙其他地方复制。
“地球几乎是在中间爆炸。它不快,也不慢。它不大,也不小。它只是非常平均,”霍纳说。
“这至少表明,对于这些类型的轨道影响、轨道扰动,在我们模拟的系统中,你发现的大多数位于地球轨道上的行星都与地球一样适合生命存在,而不是稀土,甚至更好,甚至更好。”周期性[气候]振荡的观点。”
这些都是重要的观察结果,因为该研究的最终目的是设计一项测试,以帮助缩小哪些系外行星值得未来观测的范围。
在未来的某个时候,我们的技术将足够先进,能够在宜居带中探测到许多较小的、地球大小的系外行星。 但由于望远镜时间有限,需求量很大,我们需要确定可以采取的其他第一步,以评估某个特定的系外行星是否值得进一步研究。
一种方法是检查对同一恒星轨道上任何其他系外行星潜在宜居性的影响。
霍纳解释说:“我们永远不会找到只有一颗行星而没有其他行星的行星系统。”
这就是模拟发挥作用的地方。 它们不仅可以用来帮助确定系统的动态,还可以帮助确定所讨论的系外行星在很长一段时间内保持适宜居住的可能性。
该团队的工作距离大规模应用还需要一段时间。 我们目前的仪器还不够强大,无法探测到它所涉及的系外行星。 随着更先进的望远镜升空,这种情况将在未来十年内发生改变。
这也意味着还有更多工作要做。 该团队希望他们的工作意味着,当宜居系外行星开始大量探测到时,行星天文学家可以开始进行模拟。这意味着需要对模拟进行调整,以了解当您围绕其他太阳系行星(例如金星)移动时会发生什么、火星和土星。
“我认为,这种复杂性就是我们要深入研究的,”霍纳说。
“然后,我们还将考虑将这项工作与人们开发的气候模型联系起来,看看是否可以将其转变为完全预测的气候解决方案。”
“换句话说,如果你知道行星的轨道,你能预测气候的变化程度,而不仅仅是预测轨道的变化程度吗?它以一种非常出色的方式将气候科学和天文学结合在一起”。
该研究已被接收天文杂志,并且可以在arXiv。